[發(fā)明專利]一種新型鎖模激光器

無效

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• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103036141A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 何京良;徐金龍;張百濤;侯佳;劉善德;楊英
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/098
• 分類號: H01S3/098;H01S3/11
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本發(fā)明涉及全固態(tài)激光技術領域，特別涉及一種高穩(wěn)定性的超短脈沖鎖模激光器。

背景技術

激光加工是激光技術最重要的應用。而皮秒、亞皮秒以及飛秒量級超短脈沖激光脈沖持續(xù)時間短、峰值功率高，其應用于激光加工領域的作用機理區(qū)別于傳統(tǒng)的連續(xù)和納秒脈沖激光加工，是一個多光子吸收過程，非線性作用過程占主導地位，具有以下不可比擬的優(yōu)點：可加工材料范圍廣，對材料是非選擇性的；大大降低了材料的燒蝕閾值；實現(xiàn)了真正意義上的光學冷加工，無熱影響區(qū)，加工精度高；無等離子體屏蔽效應，提高了能量利用率；無材料損傷，無飛濺物存在；加工速度快等。超短脈沖激光器已成為材料精密加工的理想工具，開創(chuàng)了超精細、無熱損傷和3D空間材料加工的新領域，在半導體微加工、聚合物切割、微電子學、光子晶體器件、微機械加工以及光伏產業(yè)等方面具有廣泛的應用前景。而獲得皮秒-亞皮秒甚至飛秒量級超短激光脈沖的主要方法是激光鎖模技術，當前應用最廣泛、效果最好的鎖模技術主要有兩種：利用材料本身克爾效應實現(xiàn)的自鎖模技術以及使用半導體可飽和吸收鏡（SESAM）實現(xiàn)的被動鎖模技術。克爾鎖模技術不需要附加調制器，但是有一個重大的缺點就是難以自啟動，啟動自鎖模需要外界的影響，例如敲擊腔鏡或外殼。它的鎖模條件非常苛刻，諧振腔工作在穩(wěn)定區(qū)邊緣，因此自鎖模具有很大的難度和不穩(wěn)定性，輕微的震動甚至空氣流動都會干擾鎖模。而SESAM的設計具有較高的靈活性，可以精確控制損耗、飽和通量、調制深度等參數(shù)，并且具有超快的可飽和吸收時間（皮秒到飛秒量級），可以實現(xiàn)鎖模的自啟動并支持飛秒激光脈沖的產生。現(xiàn)在國際上對固體超快激光研究主要集中被動鎖模技術，市場上工業(yè)用超短脈沖鎖模激光器產品也基本上采用了SESAM被動鎖模技術方案。

然而目前的超短脈沖鎖模激光器都是利用一塊SESAM作為鎖模元件來啟動和維持鎖模脈沖，在這種情況下，SESAM材料的性能在很大程度上決定了整個鎖模激光器性能。然而SESAM所使用的半導體化合物材料熱導率一般都不高，長時間工作會積累大量的熱量，導致SESAM性能的退化；并且SESAM受振動以及外界環(huán)境的變化等因素的影響會使得鎖模脈沖會變得不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象。因此提高超快激光長期工作穩(wěn)定性和可靠性是當前一個重要的研究課題。目前市場上的超快激光產品多采用反饋電路連接光學調制器或者微動器件配合軟件進行系統(tǒng)微調，雖然具有較好的效果，但是成本高昂，整臺激光器售價幾十萬甚至上百萬，并且后續(xù)的維護費用高昂。目前市場上的超短脈沖鎖模激光器為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性多采用電子反饋系統(tǒng)以及微位移器件配合軟件進行微調，這樣使得鎖模激光設備成本高，技術條件要求十分苛刻。

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種結構簡單的具有高穩(wěn)定性、高可靠性的超短脈沖鎖模的新型鎖模激光器。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種新型鎖模激光器，包括二極管泵浦源、耦合系統(tǒng)、激光增益介質和激光諧振腔，二極管泵浦源、耦合系統(tǒng)和激光諧振腔順序排列成光路，激光增益介質位于激光諧振腔內，其特征在于激光諧振腔包括輸入腔鏡、兩個反射鏡A、B、兩個半導體可飽和吸收鏡（SESAM）A、B，輸入腔鏡后面分為兩路光路，其中一路光路中順序為激光增益介質、反射鏡A和半導體可飽和吸收鏡（SESAM）A，另一路光路中順序為反射鏡B和半導體可飽和吸收鏡（SESAM）B，半導體可飽和吸收鏡（SESAM）A上鍍有對腔內諧振光高反的反射膜，半導體可飽和吸收鏡（SESAM）B上鍍有對腔內諧振光部分反射部分透射的薄膜；

所述的輸入腔鏡為平面鏡；輸入腔鏡兩個端面均鍍有對二極管泵浦光增透的增透膜，其后端面鍍有對腔內諧振光高反的反射膜；

所述的激光增益介質兩個端面均鍍有對腔內諧振光和對二極管泵浦光增透的增透膜；

所述的兩個反射鏡A、B是平凹鏡。

所述的激光增益介質是摻雜為Nd、Yb、Tm、Ho、Er、Pr稀土離子、Fe、Cr、Ti過渡金屬離子的晶體材料以及激光陶瓷增益介質中的一種。